投影机的混合光源论文和设计-任秀家

全文摘要

本实用新型揭示一种投影机的混合光源，包含能产生激发光束的激发光源、第一分光轮、第一LED光源以及第二光源。第一分光轮可转动地设置在激发光束的路径上，第一分光轮能反射激发光束并输出第一反射激发光束，并能供激发光束穿透成为激发投射光束并被导向投射方向。第一LED光源包含第一LED芯片及第一荧光体，设置在第一反射激发光束的路径上，第一LED芯片产生第一LED光束，第一荧光体同时受第一LED光束以及第一反射激发光束激发产生第一投射光束并被导向投射方向。第二光源产生第二投射光束并被导向投射方向，激发投射光束、第一投射光束以及第二投射光束的光色分别为蓝色、绿色及红色。

主设计要求

1.一种投影机的混合光源，其特征在于，包含：一激发光源，用以产生一激发光束；一第一分光轮，可转动地设置在该激发光束的路径上，该第一分光轮具有一第一反射区以及一第一穿透区，该第一反射区用以反射该激发光束并输出一第一反射激发光束，该第一穿透区供该激发光束穿透成为一激发投射光束并被导向一投射方向；一第一LED光源，包含一第一LED芯片及一第一荧光体，设置在该第一反射激发光束的路径上，该第一LED芯片产生一第一LED光束，该第一荧光体同时受该第一LED光束以及第一反射激发光束激发产生一第一投射光束并被导向该投射方向；以及一第二光源，用以产生一第二投射光束，该第二投射光束被导向该投射方向，该激发投射光束、该第一投射光束以及该第二投射光束的光色各不相同，并且在蓝色、绿色及红色中选择。

设计方案

1.一种投影机的混合光源，其特征在于，包含：

一激发光源，用以产生一激发光束；

一第一分光轮，可转动地设置在该激发光束的路径上，该第一分光轮具有一第一反射区以及一第一穿透区，该第一反射区用以反射该激发光束并输出一第一反射激发光束，该第一穿透区供该激发光束穿透成为一激发投射光束并被导向一投射方向；

一第一LED光源，包含一第一LED芯片及一第一荧光体，设置在该第一反射激发光束的路径上，该第一LED芯片产生一第一LED光束，该第一荧光体同时受该第一LED光束以及第一反射激发光束激发产生一第一投射光束并被导向该投射方向；以及

一第二光源，用以产生一第二投射光束，该第二投射光束被导向该投射方向，该激发投射光束、该第一投射光束以及该第二投射光束的光色各不相同，并且在蓝色、绿色及红色中选择。

2.如权利要求1所述的投影机的混合光源，其特征在于，该第二光源为激光光源。

3.如权利要求1所述的投影机的混合光源，其特征在于，该第一分光轮为圆盘结构，该第一反射区及该第一穿透区沿该第一分光轮的轮廓分布。

4.如权利要求1所述的投影机的混合光源，其特征在于，该激发投射光束、该第一投射光束以及该第二投射光束的光色分别为蓝色、绿色及红色。

5.如权利要求1所述的投影机的混合光源，其特征在于，该第二光源为第二LED光源，该第二LED光源产生第二LED光束。

6.如权利要求5所述的投影机的混合光源，其特征在于，更包含一补强光源，用以产生一补强光束，该补强光束的路径与该第二LED光束的路径重合，该补强光束与该第二LED光束合成为该第二投射光束。

7.如权利要求6所述的投影机的混合光源，其特征在于，该补强光源为激光光源。

8.如权利要求6所述的投影机的混合光源，其特征在于，更包含一扩散片，设置在该补强光束的路径上。

9.如权利要求6所述的投影机的混合光源，其特征在于，更包含一第一滤光片设置在该第二LED光束与该补强光束的路径上，该第二LED光束与该补强光束的路径垂直，该第一滤光片供该补强光束通过并能反射该第二LED光束至与该补强光束重合以合成为该第二投射光束。

10.如权利要求1-9任一项所述的投影机的混合光源，其特征在于，更包含一第二滤光片，该激发光束穿透该第一穿透区后成为一第一穿透激发光束，该第二滤光片设置在该第二投射光束与该第一穿透激发光束的路径上，该第二投射光束与该第一穿透激发光束的路径垂直，该第二滤光片供该第二投射光束通过并能反射该第一穿透激发光束成为该激发投射光束。

11.如权利要求10所述的投影机的混合光源，其特征在于，更包含一第三滤光片设置在该第一投射光束、该激发投射光束以及该第二投射光束的路径上，该激发投射光束、该第二投射光束分别与该第一投射光束的路径垂直，该第三滤光片供该激发投射光束及该第二投射光束通过并能反射该第一投射光束导向该投射方向。

12.如权利要求11所述的投影机的混合光源，其特征在于，更包含一反射镜设置在该第一反射激发光束的路径上，该反射镜反射该第一反射激发光束并导向该第一LED光源，且该第三滤光片可供被该反射镜反射的第一反射激发光束通过。

13.如权利要求12所述的投影机的混合光源，其特征在于，该第一分光轮、该第二滤光片、该第三滤光片以及该反射镜配置于矩形的四个角隅处，且第二滤光片与反射镜位于对角位置，第三滤光片与所述第一分光轮位于另一对角位置。

14.如权利要求5或6或7或8或9所述的投影机的混合光源，其特征在于，更包含一第二分光轮，该第二LED光源包含一第二LED芯片及一第二荧光体，该激发光束穿透该第一穿透区后成为一第一穿透激发光束，该第二分光轮可转动地设置在该第一穿透激发光束的路径上，该第二分光轮具有一第二反射区以及一第二穿透区，该第二反射区用以反射该第一穿透激发光束成为该激发投射光束并被导向该投射方向，该第二穿透区供该第一穿透激发光束穿透后成为一第二穿透激发光束，该第二LED光源设置在该第二穿透激发光束的路径上，该第二LED芯片产生一第二LED光束，该第二荧光体同时受该第二LED光束及该第二穿透激发光束激发产生该第二投射光束并被导向该投射方向。

15.如权利要求1至9任一项所述的投影机的混合光源，其特征在于，更包含一双凹透镜设置在该激发光束的路径上。

16.如权利要求6或7或8或9所述的投影机的混合光源，其特征在于，更包含一双凹透镜设置在该补强光束的路径上。

17.如权利要求15所述的投影机的混合光源，其特征在于，更包含一双凸透镜设置在通过该双凹透镜的该激发光束的路径上。

18.如权利要求16所述的投影机的混合光源，其特征在于，更包含一双凸透镜设置在通过该双凹透镜的补强光束路径上。

19.一种投影机的混合光源，其特征在于，包含：

一激发光源，用以产生一激发光束；

一第三LED光源，包含一第三LED芯片以及一第三荧光体，设置在该第一反射激发光束的路径上，该第三LED芯片产生一第三LED光束，该第三荧光体同时受该第三LED光束及该第一反射激发光束激发为一复合光束；以及

一色轮，可转动地设置在该复合光束的路径上，该色轮沿着轮廓配置有一红光转换区、一绿光转换区以及一蓝光转换区，该复合光束通过该蓝光转换区成为一激发投射光束B输出，该复合光束通过该绿光转换区成为一第一投射光束G输出，该复合光束通过该红光转换区成为一第二投射光输出。

20.如权利要求19所述的投影机的混合光源，其特征在于，该激发光源为蓝色激光光源或紫外光激光光源。

21.如权利要求19所述的投影机的混合光源，其特征在于，更包含一双凹透镜设置在该激发光束的路径上。

22.如权利要求21所述的投影机的混合光源，其特征在于，更包含一双凸透镜设置在通过该双凹透镜的该激发光束的路径上。

23.如权利要求19或20或21或22所述的投影机的混合光源，其特征在于，该复合光束为黄色或白色。

设计说明书

技术领域

本实用新型与一种光源有关，特别是关于投影机的混合光源。

背景技术

按，投影机(Projector)是一种通过光源配合滤镜、荧光色轮(Phosphor Wheel,PW)及分光镜等光学元件组成的光路系统将不同颜色的色光投射至显示设备显示影像的装置。

而不同的光源或不同的光路系统设计除了会影响投影机的体积及成本之外。更直接地也会影响最后显示出影像的亮度及色彩表现。

在光源方面，高压汞灯光源(Ultra High Performance,UHP)为发展历史最悠久的光源，其具有成本低及亮度高的优点，但使用寿命短而需定期更换。

随着半导体产业技术的发展及纯熟，具有优异色彩表现、低噪音、体积小以及长寿命优势的发光二极管光源(Light Emitting Diode)则逐渐取代高压汞灯光源的市场。然而，发光二极管光源受限于其有限面积的发光角度，因此其输出的光亮度也受到限制。

而激光二极管光源(Laser Diode)则具有亮度高、寿命长且发热量极小的优点。因此，在产品寿命、影像亮度及色彩表现来说为当前各种光源的首选。然而，为了得到广色域的光源架构，使用三原色(红色、绿色及蓝色)的激光二极管作为光源的投影机的成本极为高昂，市场上的接收度不高。由此可见，影像表现及成本问题的兼顾为一待改善缺失。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种可降低成本并保证光源强度的投影机混合光源。

本实用新型的目的通过如下技术方案来实现：

一种投影机的混合光源，其特征在于，包含：

一激发光源，用以产生一激发光束；

进一步的，该第二光源为激光光源。

进一步的，该第一分光轮为圆盘结构，该第一反射区及该第一穿透区沿该第一分光轮的轮廓分布。

进一步的，该激发投射光束、该第一投射光束以及该第二投射光束的光色分别为蓝色、绿色及红色。

进一步的，该第二光源为第二LED光源，该第二LED光源产生红色的一第二LED光束作为该第二投射光束。

进一步的，更包含一补强光源，用以产生一补强光束，该补强光束的路径与该第二LED光束的路径重合，该补强光束与该第二LED光束合成为该第二投射光束。

进一步的，该补强光源为激光光源。

进一步的，更包含一扩散片，设置在该补强光束的路径上。

进一步的，更包含一第一滤光片设置在该第二LED光束与该补强光束的路径上，该第二LED光束与该补强光束的路径垂直，该第一滤光片供该补强光束通过并能反射该第二LED光束至与该补强光束重合以合成为该第二投射光束。

进一步的，更包含一第二滤光片，该激发光束穿透该第一穿透区后成为一第一穿透激发光束，该第二滤光片设置在该第二投射光束与该第一穿透激发光束的路径上，该第二投射光束与该第一穿透激发光束的路径垂直，该第二滤光片供该第二投射光束通过并能反射该第一穿透激发光束成为该激发投射光束。

进一步的，更包含一第三滤光片设置在该第一投射光束、该激发投射光束以及该第二投射光束的路径上，该激发投射光束、该第二投射光束分别与该第一投射光束的路径垂直，该第三滤光片供该激发投射光束及该第二投射光束通过并能反射该第一投射光束导向该投射方向。

进一步的，更包含一反射镜设置在该第一反射激发光束的路径上，该反射镜反射该第一反射激发光束并导向该第一LED光源，且该第三滤光片可供被该反射镜反射的第一反射激发光束通过。

进一步的，该第一分光轮、该第二滤光片、该第三滤光片以及该反射镜配置于矩形的四个角隅处，且第二滤光片与反射镜位于对角位置，第三滤光片与所述第一分光轮位于另一对角位置。

进一步的，更包含一第二分光轮，该第二LED光源包含一第二LED芯片及一第二荧光体，该激发光束穿透该第一穿透区后成为一第一穿透激发光束，该第二分光轮可转动地设置在该第一穿透激发光束的路径上，该第二分光轮具有一第二反射区以及一第二穿透区，该第二反射区用以反射该第一穿透激发光束成为该激发投射光束并被导向该投射方向，该第二穿透区供该第一穿透激发光束穿透后成为一第二穿透激发光束，该第二LED光源设置在该第二穿透激发光束的路径上，该第二LED芯片产生一第二LED光束，该第二荧光体同时受该第二LED光束及该第二穿透激发光束激发产生该第二投射光束并被导向该投射方向。

进一步的，更包含一双凹透镜设置在该激发光束的路径上。

进一步的，更包含一双凹透镜设置在该补强光束的路径上。

进一步的，更包含一双凸透镜设置在通过该双凹透镜的该激发光束的路径上。

进一步的，更包含一双凸透镜设置在通过该双凹透镜的补强光束路径上。

一种投影机的混合光源，其特征在于，包含：

一激发光源，用以产生一激发光束；

一第三LED光源，包含一第三LED芯片以及一第三荧光体，设置在该第一反射激发光束的路径上，该第三LED芯片产生一第三LED光束，该第三荧光体同时受该第三LED光束及该第一反射激发光束激发为黄色的一复合光束；以及一色轮，可转动地设置在该复合光束的路径上，该色轮沿着轮廓配置有一红光转换区、一绿光转换区以及一蓝光转换区，该复合光束通过该蓝光转换区成为一激发投射光束B输出，该复合光束通过该绿光转换区成为一第一投射光束G输出，该复合光束通过该红光转换区成为一第二投射光输出。

该激发光源为蓝色激光光源或紫外光激光光源。

进一步的，更包含一双凹透镜设置在该激发光束的路径上。

进一步的，更包含一双凸透镜设置在通过该双凹透镜的该激发光束的路径上。

该复合光束为黄色或白色。

本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型通过分光轮将高亮度的激发光源分成两路，一路作为激发投射光束被导向投射方向，另一路作为第一反射激发光束去激发第一LED光源的第一荧光体产生第一投射光束，这样一个激发光源就能产生两种颜色的高强度光，而现有技术中两种颜色的高强度光需要两个高强度的光源，从而节省一个高强度的光源，大大降低成本；另外第一投射光束由第一LED光束和第一反射激发光束共同激发第一荧光体产生，可以大大提高第一投射光束的强度，并且第一LED光源的成本相对于高强度的光源就低了很多。

附图说明

图1为本实用新型投影机的混合光源之一实施例的系统架构图。

图2为图1例中的第一分光轮的示意图。

图3为图1例的运作时序图。

图4为本实用新型投影机的混合光源的另一实施例的系统架构图。

图5为本实用新型投影机的混合光源的再一实施例的系统架构图。

图6为图5例中的第二分光轮的示意图。

图7为图5例的运作时序图。

图8为本实用新型投影机的混合光源的更一实施例的系统架构图。

图9为本实用新型投影机的混合光源的再另一实施例的系统架构图。

图10为图9例中的色轮的示意图。

图11为图9例的运作时序图。

其中附图标记为：

D 投影系统 10 激发光源

20 分光轮 21 第一分光轮

211 第一穿透区 212 第一反射区

213 第一缓冲区 22 第二分光轮

221 第二穿透区 222 第二反射区

223 第二缓冲区 30 LED光源

31 第一LED光源 311 第一LED芯片

312 第一荧光体 32 第二LED光源

321 第二LED芯片 322 第二荧光体

33 第三LED光源 331 第三LED芯片

332 第三荧光体 40 补强光源

41 补强光束 50 扩散片

60 双凹透镜 61 第一双凹透镜

62 第二双凹透镜 63 第三双凹透镜

70 双凸透镜 71 第一双凸透镜

72 第二双凸透镜 73 第三双凸透镜

74 第四双凸透镜 80 色轮

90 光通道 B 激发投射光束

B1 激发光束 B2 第一反射激发光束

B3 第一穿透激发光束 B4 第二穿透激发光束

B5 第二反射激发光束 G 第一投射光束

R 第二投射光束 Y 复合光束

F1 第一滤光片 F2 第二滤光片

F3 第三滤光片 F4 第四滤光片

F5 第五滤光片 RJ1 第一反射镜

RJ2 第二反射镜 RJ3 第三反射镜

具体实施方式

请配合参阅图1至图3。图1为本实用新型投影机的混合光源的一实施例的架构图；图2为图1例中第一分光轮的示意图；图3则为图1例中的运作时序图。

图1绘示的投影机的混合光源用以产生投影机的投影系统D所需的合光光束。投影系统D可以但不限于是数字光源处理投影系统(Digital Light Processing,DLP)、液晶显示投影系统(Liquid Crystal Display,LCD)或是液晶覆晶投影系统(Liquid Crystal onSilicon,LCOS)。而投影系统D所需的合光光束为由红光、绿光及蓝光合成的白光。

于一实施例中，参阅图1，投影机的混合光源包含激发光源10、分光轮20、LED光源30。激发光源10产生的激发光束B1可以直接作为激发投射光束B输出，并能通过分光轮20将激发光束B1反射至LED光源30激发LED光源30产生其他颜色的激发光束。LED光源30的荧光粉被其本身的LED芯片所发出的LED芯片光束及激发光束B1分别由两个方向激发，激发LED光源30的荧光粉的光强度增加，而激发出光亮度更高的他种颜色的投射光束。藉此，通过激发光源10提供合光光束所需的激发投射光束B，合光光束所需的其他种颜色则可以由激发光束B1激发LED光源30与LED光源30本身产生的LED光束重合而产生。

投影机的混合光源的一实施例中，激发光源10可以是激光光源或LED光源。于一实施例中，为兼顾光亮度及成本的要求，整体系统系使用单一个激光光源作为激发光源10。而在LED光源的技术发展至光亮度相当于激光光源时也可使用LED光源作为激发光源10。

于此，激光光源可以是但不限于气体激光器、固体激光器、光纤激光器或是激光二极管(Laser Diode,LD)。而激光二极管是目前最常见的一种激光产生器。据此，以下实施例将以激光二极管作为激光光源为例进行说明。

进一步地，以目前的激光二极管的技术发展来看，蓝色激光二极管的技术最为成熟且最有效率。因此，在成本方面，蓝色激光二极管每光瓦成本小于红色激光二极管的每光瓦成本，且红色激光二极管的每光瓦成本又小于绿色激光二极管的每光瓦成本。

据此，本实施例的激发光源10以激光光源为例进行说明，且激发光源10为蓝色激光二极管。因此，在此实施例中，激发光源10用以产生蓝色的激发光束B1。

此外，合光光束中除了激发投射光束B之外所需不足的其他颜色光或光亮度也可以再由其他颜色的LED光源30或补强光源40补足。于一些实施例中，LED光源产生的投射光束可以是绿色光、红色光或黄色光。而补强光源40可以但不限于LED光源或是激光光源。如此一来，只需使用一个激光光源就能提高输出光的亮度，据此降低成本。

继续参阅图1，于一实施例中，分光轮20包含第一分光轮21，LED光源30包含第一LED光源31及第二LED光源32。

继续参阅图1并配合图2，第一分光轮21为圆形结构。沿着第一分光轮21的圆形轮廓区分为第一反射区212及第一穿透区211。第一反射区212可反射光线，而第一穿透区211则可供光线通过。在此，第一分光轮21系可转动地设置在激发光束B1的路径上。基于此，激发光束B1将因第一分光轮21的位置而能穿透第一分光轮21或是被第一分光轮21反射。

具体地，当激发光束B1对准至第一分光轮21的第一反射区212时，激发光束B1被第一反射区212反射成为第一反射激发光束B2后输出。而当激发光束B1对准至第一分光轮21的第一穿透区211时，激发光束B1穿透第一穿透区211成为第一穿透激发光束B3，第一穿透激发光束B3直接作为激发投射光束B输出。于此，激发投射光束B被导向沿投射方向输出。由此可知，蓝色的激发投射光束B为激发光源10直接提供。

更进一步地，请配合参阅图2，第一分光轮21的第一反射区212占第一分光轮21的圆周范围的50～60％，而第一穿透区211占第一分光轮21的圆周范围的20％，其余圆周范围部分则可以设置为第一缓冲区213。而第一缓冲区213可以是可反射光线或供光线通过，并且当第一缓冲区213对准激发光束B1的时序时，激发光源10关闭藉以避免干扰其余光线。

进一步地，第一分光轮21系可以与第一驱动装置连接，第一驱动装置可驱动第一分光轮21转动。于此，第一驱动装置可以是但不限于旋转马达。

于一实施例中，LED光源30具体为发光二极管(Light Emitting Diode,LED)。具体地，发光二极管包含LED芯片及荧光体，LED芯片发出特定波长的光，LED芯片发出的光激发荧光体而转换波长成为其他波长的光。在此，荧光体可以是涂布于LED芯片上的荧光粉，也可以是烧结为陶瓷片体再设置于LED芯片上。

进一步地，基于蓝光的光子能量可以有效激发荧光体，于此实施例中，LED芯片为蓝光LED芯片。据此，通过不同成分组成的荧光体则能受激发而产生不同波长、颜色的光。

于此，第一LED光源31为可以发出绿色光的LED光源30。具体地，第一LED光源31包含第一LED芯片311及第一荧光体312。于此，第一LED芯片311为蓝光LED芯片。第一荧光体312为具有荧光性质的物质，且此物质分子会吸收光的能量而被激发至高能量状态，并在极短时间内，分子即回复至低能量状态，并且将多余能量以光的形式释出(荧光反应)。在此，第一荧光体312受光激发而产生绿光。

于此，第一LED光源31设置在第一反射激发光束B2的路径上，且第一荧光体312位在第一LED芯片311的出光方向以及第一反射激发光束B2的行进方向。如此一来，在一方面，第一荧光体312可以同时接受第一LED光源31的第一LED芯片311产生的第一LED光束以及第一反射激发光束B2。相较于仅接收第一LED光束作为激发光源而言，第一荧光体312同时受到第一LED光束及第一反射激发光束B2的激发而成为第一投射光束G后被导向投射方向。

据此，由第一LED光源31产生的第一投射光束G的光强度大于第一LED光源31的第一LED芯片311单独产生的第一LED光束的光强度，因此，第一投射光束G被增强。此外，在此实施例中，系以激发光源10产生的激发光束B1作为激发第一荧光体312的光源。通过激发光束B1具有高强度、带宽窄及同调性的特点，而易于单位面积上累积强大能量，有效激发第一荧光体312。如此一来，不需使用绿色的激光光源就能提升绿色的第一投射光束G的亮度，而能在不须大幅提高成本的前提下提高合光亮度。

于此实施例中，第二LED光源32可以产生红色的第二LED光束并被导向投射方向作为第二投射光束R输出。据此，激发投射光束B、绿色的第一投射光束G以及红色的第二投射光束R合成为投影系统所需的合光光束。

进一步地，为确保所合成的合光光束能贴近于白光且不具有色偏的现象，红光、绿光及蓝光必须符合特定比例才能达成此需求。而一般合成白光的红光、绿光及蓝光的比例约为30％、50％、20％。因此，在欲确保白光不具有色偏现象又需提高白光的亮度时就必须同时提高红光、绿光及蓝光的亮度。

因此，在本实施例中，由于激光光源的亮度大于LED亮度。也就是说，激发光源10产生的激发投射光束B亮度会大于LED光源30产生的LED光束的亮度。但于此实施例中，第一LED光源31的第一荧光体312除了受到第一LED芯片311的第一LED光束激发产生光之外，激发光源10也能同时射入第一荧光体312以激发第一荧光体312，第一荧光体312受激发的光来源强度增强，因而第一荧光体312被激发后产生第一投射光束G亮度被增强而能接近激发投射光束B的亮度。

而在红色光方面，若需再增强红光的亮度，则可以再设置可以产生红光的补强光源40。于此，补强光源40可以但不限于产生红色光的红色激光光源，补强光源40产生补强光束41，此实施例的补强光束为红色激光束。而由于红色光的来源已有第二LED光源32产生的第二LED光束，因此作为补强光源40的红色激光光源可以使用小功率的红色激光光源，而不致造成成本的大幅提高。如此一来，补强光束41与第二LED光束合成为第二投射光束R并被导向投射方向输出。进一步地，当投影机的混合光源的整体系统中包含有红色激光光源作为补强光源40时，由于红色激光光源所发出的红光的波长较长，且易有光斑的现象发生。因此，于此实施例中，可以再包含扩散片50。扩散片50设置于补强光源40发出的补强光束41的路径上，藉此消除光斑现象。

再配合参阅图3，图3为图1例的运作时序图。具体地，图3系表示激发光源10、第一LED光源31、第二LED光源32以及第一分光轮21的运作的时序图。由图3可知，由于激发光源10必须同时作为激发投射光束B输出以及激发第一LED光源31，因此第一LED光源31的运作时序完全重叠于激发光源10的运作时序。而激发光源10的运作时序则局部不与第一LED光源31重叠，激发光源10与第一LED光源31重叠部分的运作时序对准第一分光轮21的第一反射区212，不与第一LED光源31重叠的激发光源10运作时序即为作为激发投射光束B的时序动作。而第二LED光源32与补强光源40的运作时序重叠并独立于激发光源10与第一LED光源31的运作时序。

进一步地参阅图1，于一实施例中，为使第二投射光束R为第二LED光源32产生的红光与补强光源40产生的红光的合成光，且更为符合具体实施态样。可以再设置第一滤光片F1，于此实施例中，第一滤光片F1系可以供补强光源40产生的补强光束41通过并反射第二LED光源32产生的第二LED光束，以与补强光源40产生的补强光束41重合。于此，第二LED光源32及补强光源40可以系沿着互相垂直90度的方向射出红色光，而第一滤光片F1设置在第二LED光源32与补强光源40出光的光行进路径上。补强光源40产生的补强光束41穿过第一滤光片F1并沿着投射方向行进，第二LED光源32发出的光被第一滤光片F1反射至沿着投射方向行进并与补强光源40发出的补强光束41重合为第二投射光束R并沿着投射方向输出，另外也可以只采用补强光源40而去除第二LED光源32和第一滤光片F1，在这种情况下可以通过提高补强光源40的功率来保证亮度。

进一步地，同样参阅图1，于一实施例中，为使激发投射光束B能与第二投射光束R重合，可以更包含第二滤光片F2。在此，第二滤光片F2可以反射第一穿透激发光束B3并能供第二投射光束R通过。进一步地，第二滤光片F2设置于第二投射光束R的行进路线上以及第一穿透激发光束B3的路径上。激发光束B1是沿着垂直第二投射光束R的方向穿过第一分光轮21的第一穿透区211成为第一穿透激发光束B3并射向第二滤光片F2，第一穿透激发光束B3被第二滤光片F2反射至沿着投射方向行进并与第二投射光束R重合。

继续参阅图1，在一实施例中，为使激发光束B1可以确实地激发第一LED光源31产生第一投射光束，可以再设置第一反射镜RJ1。于此，第一反射镜RJ1可以反射光线，第一反射镜RJ1可以设置在第一反射激发光束B2的路径上。在此，第一反射镜RJ1能将第一反射激发光束B2反射90度方向，而第一LED光源31再对应设置在被第一反射镜RJ1反射后的第一反射激发光束B2的行进路径上。如此一来，激发光束B1可以确实地激发第一LED光源31以提高第一投射光束G的亮度。

再更进一步地，于一实施例中，为使第一投射光束G能与激发投射光束B及第二投射光束R重合，可以再设置第三滤光片F3。于此，第三滤光片F3可以反射第一投射光束G并能供第二投射光束R以及激发投射光束B通过。进一步地，第三滤光片F3设置在第一投射光束G的行进路线上。藉此，第一投射光束G可以被第三滤光片F3反射至沿投射方向输出。如此一来，第二投射光束R、激发投射光束B以及第一投射光束G可以在投射方向上重合为投影系统所需的合光。

更具体地，参阅图1，于一实施例中，第二滤光片F2、第三滤光片F3、第一反射镜RJ1以及第一分光轮21的设置位置可以但不限于对应配置于四边形的四个角隅处。且前述四边形不限于长方形或正方形。此外，第二滤光片F2与第一反射镜RJ1可以位于对角位置，而第三滤光片F3与第一分光轮21可以位于另一对角位置。

接着再请配合参阅图4为本实用新型投影机的混合光源的另一实施例架构图。图4中激发投射光束B与第一投射光束G的产生原理与前述实施例相同，第二投射光束R的组成也与前述实施例相同，差异在于第二LED光源32以及第一滤光片F1的位置不同、以及增加设置了用以汇集光束或对光束进行扩束的透镜。

具体地，继续参阅图4，与前述实施例相同的是，第二滤光片F2、第三滤光片F3、第一反射镜RJ1以及第一分光轮21配置于四边形的四个角隅处，且第二滤光片F2与第一反射镜RJ1位于对角位置，第三滤光片F3与第一分光轮21位于另一对角位置。于此，第二LED光源32及第一滤光片F1可以改变设置在第二滤光片F2以及第三滤光片F3之间。

于此，第二滤光片F2系可供补强光源40发出的补强光束41通过。藉此，补强光源40发出的补强光束41先通过第二滤光片F2后再通过第一滤光片F1，而第二LED光源32发出的红光则被第一滤光片F1反射后与补强光源40发出的补强光束41重合成为第二投射光束R。

进一步地，于此实施例中，更可以在激光光源发出的光路径上设置双凹透镜60。双凹透镜60得以使平行入射的光线向外发散，据此对激光光源发出的光束进行扩束，藉以扩大激光光源发出的光束的尺寸。具体地，在第一分光轮21与第二滤光片F2之间可以设置第一双凹透镜61，而补强光源40与第二滤光片F2之间设置第二双凹透镜62。藉此使激发光源10及补强光源40发出的光束可以扩束为所需光束尺寸。

接着，于一实施例中，更可以在整体系统中设置双凸透镜70。双凸透镜70得以汇聚光线而导向至特定方向。具体地，在第一滤光片F1的两侧，也就是在第二滤光片F2与第一滤光片F1之间、以及第一滤光片F1与第三滤光片F3之间则可以再分别设置第一双凸透镜71与第二双凸透镜72。藉第一双凸透镜71与第二双凸透镜72将经过扩束后的激发投射光束B以及第二投射光束R汇聚至投射方向。

接着再请配合参阅图5为本实用新型投影机的混合光源的再一实施例架构图。图5中激发投射光束B与第一投射光束G的产生原理与前述实施例相同，差异在于第二投射光束R的产生方式不同。因此以下仅就第二投射光束R的产生方式及系统中的配置差异进行说明。

参阅图5，于此实施例中，第二LED光源32包含第二LED芯片321及第二荧光体322。于此，第二LED芯片321为蓝光LED芯片。第二荧光体322为磷质材料，当第二荧光体322受光照射后将吸收光的能量而发出红色的受激光。

此外，在第二LED光源32发出的第二投射光束R的行进路径上设置第二分光轮22，在此，相较于图1的实施例来说，第二分光轮22的位置系取代第二滤光片F2的位置。

进一步地，参阅图5并配合图6，第二分光轮22为圆形结构。沿着第二分光轮22的圆形轮廓分为第二穿透区221及第二反射区222。第二穿透区221可供光线通过，而第二反射区222则可反射光线。在此，第二分光轮22系可转动地设置在第二LED光源32发出的红光的行进路径以及第一穿透激发光束B3的行进路径上。基于此，第一穿透激发光束B3将因对准第二分光轮22的不同位置而能穿透第二分光轮22或是被第二分光轮22反射。

于此，当第一穿透激发光束B3对准至第二分光轮22的第二穿透区221时，第一穿透激发光束B3穿透第二穿透区221成为第二穿透激发光束B4。当第一穿透激发光束B3对准至第二分光轮22的第二反射区222时，第一穿透激发光束B3被第二反射区222反射成为第二反射激发光束B5被导向至投射方向成为蓝色的激发投射光束B输出。

在一实施例中，请进一步地参阅图5，更包含第四滤光片F4设置于第二分光轮22上，且第四滤光片F4系设置于第二分光轮22的第二穿透区221。在此，第四滤光片F4系可以供第二LED光源32发出的红光通过并反射第二穿透激发光束B4。如此一来，当第一穿透激发光束B3对准至第二分光轮22的第二穿透区221时，第一穿透激发光束B3更穿透第二分光轮22的第二穿透区221成为第二穿透激发光束B4并射向第四滤光片F4。

在此，第二穿透激发光束B4被第四滤光片F4反射至第二LED光源32。被第四滤光片F4反射至第二LED光源32的第二穿透激发光束B4以及第二LED光源32的第二LED芯片321同时激发第二LED光源32的第二荧光体322而产生红色的第二投射光束R。如此一来，相较于仅接收第二LED光束作为激发光源而言，第二荧光体322同时受到第二LED光束及第二穿透激发光束B4的激发而成为第二投射光束R后被导向投射方向，第二投射光束R被增强。而第二投射光束R接着便能穿过第四滤光片F4以及第二分光轮22的第二穿透区221后沿投射方向输出。

于此，被第二分光轮22的第二反射区222反射的第一穿透激发光束B3系作为激发投射光束B输出，因此，第二反射区222占第二分光轮22的轮廓比例系可以对应蓝光占白光中的比例设置。此外，穿透第二分光轮22的第二穿透区221的第二穿透激发光束B4系被用以导向第二LED光源32以与第二LED芯片321同时激发第二荧光体322产生红色的第二投射光束R，因此，第二穿透区221占第二分光轮22的轮廓比例系可以对应红光占白光中的比例设置。具体地，第二穿透区221占第二分光轮22的圆周范围的30％，第二反射区222占第二分光轮22的圆周范围的20％，而其余圆周范围部分可以设置为第二缓冲区223。而第二缓冲区223可以供光线通过。

再配合参阅图7，图7为图5例的运作时序图。具体地，图7系绘制图1例中的激发光源10、第一LED光源31、第二LED光源32、第一分光轮21以及第二分光轮22的运作时序图。由图7可知，于此实施例中，由于激发光源10必须同时作为激发投射光束B输出以及激发第一LED光源31及第二LED光源32，因此激发光源10为常开的运作时序。且第一LED光源31重叠激发光源10的一部分，第二LED光源32重叠激发光源10的一部分，而不与第一LED光源31或第二LED光源32重叠部分的激发光源的运作时序即作为激发投射光束B的时序动作。

接着再请配合参阅图8为本实用新型投影机的混合光源的更一实施例的系统架构图。图8中激发投射光束B、第一投射光束G以及第二投射光束R的产生原理与前述实施例相同，差异在于第二LED光源32的配置位置不同、系统架构不同、以及增加设置了用以汇集光束或对光束进行扩束的透镜。因此以下仅就系统中的配置差异进行说明。

于此实施例中，更包含第五滤光片F5设置在第二穿透激发光束B4的行进路径上。于此，第二LED光源32也设置在第二穿透激发光束B4的行进路径上。第五滤光片F5系可以供第二穿透激发光束B4及第二反射激发光束B5通过并反射第二投射光束R。

进一步地，在此实施例中，为使激发光束B1得以扩束以与LED光源30的光束匹配，可以再设置第二反射镜RJ2及第三反射镜RJ3。具体地，第二分光轮22、第二反射镜RJ2、第三反射镜RJ3及第五滤光片F5配置于矩形的四个角隅处。且第三反射镜RJ3与第二分光轮22位于对角位置，第二反射镜RJ2与第五滤光片F5位于另一对角位置。

如此一来，第二分光轮22的第二反射区222将第一穿透激发光束B3反射成为第二反射激发光束B5并导向至第二反射镜RJ2，第二反射镜RJ2将第二反射激发光束B5反射至第三反射镜RJ3，第三反射镜RJ3再将第二反射激发光束B5反射至第五滤光片F5。而第二反射镜RJ2与第三反射镜RJ3之间便能设置第三双凹透镜63，而第三反射镜RJ3与第五滤光片F5之间就能设置第三双凸透镜73，第五滤光片F5与第三滤光片F3之间设置第四双凸透镜74。据此使激发光束B1得以扩束后并汇集至与LED光源30的光束尺寸相匹配。

接着再请配合图9为本实用新型投影机的混合光源的再另一实施例的系统架构图。图9绘示的投影机的混合光源包含激发光源10、第一分光轮21、LED光源30、色轮80以及光通道90。

于此，LED光源30为第三LED光源33，第三LED光源33为可发出黄色的第三LED光束的LED光源30但不以此为限。第三LED光源33包含第三LED芯片331及第三荧光体332，第三荧光体332吸收光而能激发出黄色光。

在此实施例中，激发光源10发出激发光束B1，当激发光束B1对准第一分光轮21的第一反射区212时，激发光束B1被第一反射区212反射成为第一反射激发光束B2后输出。而当激发光束B1对准至第一分光轮21的第一穿透区211时，激发光束B1穿透第一穿透区211成为第一穿透激发光束B3，第一穿透激发光束B3直接作为激发投射光束B输出。

进一步地，第三LED光源33设置在第一反射激发光束B2的路径上。如此一来，第一反射激发光束B2与第三LED芯片331产生的第三LED光束同时射向第三LED光源33的第三荧光体332，第三荧光体332受到第一反射激发光束B2及第三LED光束同时激发而产生复合光束Y。据此，由第三LED光源33产生的复合光束Y的光强度大于第三LED光源33的第三LED芯片331单独产生的第三LED光束的光强度，因此，复合光束Y的亮度被增强。

值得说明的是，黄光可以视为红光与绿光的相加。因此，在此实施例中，通过增强黄色的第三LED光源33产生的复合光束Y亮度等同于同时增强了红光及绿光的光亮度，藉此以增强输出合光的光亮度。

于一实施例中，参阅图10，图10为图9例中的色轮80的示意图。于此，色轮80为圆形结构。沿着色轮80的圆形轮廓可以配置有黄光转换区81、红光转换区82、绿光转换区83及蓝光转换区84。于此，色轮80设置于复合光束Y的路径上，当复合光束Y对准色轮80上不同颜色的转换区时得以转换黄色的复合光束Y为不同颜色的光束输出。如此一来，色轮80便能将已被提高光亮度的复合光束Y转换为合光所需的第一投射光束G、第二投射光束R及激发投射光束B。

值得说明的是，在不同的使用需求下，色轮80上除了可以配置前述黄光转换区81、红光转换区82、绿光转换区83及蓝光转换区84之外，当然也可以再配置有白光转换区或其他颜色的转换区，端视所需合光的需求而定。也就是说，投影系统D所需的合光光束并不限于红光、绿光及蓝光合成的白光，也可以是更包含黄光、白光或其他颜色光的组合。

当然，前述第三LED光源33也可以是可发出白色的第三LED光束的LED光源30。

于一实施例中，为使输入投影系统D的合光能具有较佳的光均匀度，光通道90设置于色轮80输出第一投射光束G、第二投射光束R及激发投射光束B的行进路径上。由色轮80输出的第一投射光束G、第二投射光束R及激发投射光束B在输入投影系统D前通过光信道90，光信道90供各投射光束于其内进行反射以匀化光束亮度。

而在此实施例中，参阅图9，为使激发光束B1的尺寸得以与LED光源30产生的光束尺寸相匹配，更设置第二滤光片F2与第三滤光片F3于第一穿透激发光束B3的行进路径上，以及设置第一反射镜RJ1于第一反射激发光束B2的路径上。

具体地，进一步地参阅图9，第一反射镜RJ1、第一分光轮21、第二滤光片F2以及第三滤光片F3配置于矩形的四个角隅位置，且第二滤光片F2与第一反射镜RJ1位于对角位置，第一分光轮21与第三滤光片F3位于另一对角位置。于此，第一分光轮21与第二滤光片F2之间可以设置双凹透镜60，而第二滤光片F2与第三滤光片F3之间可以设置双凸透镜70。据此使激发光束B1得以被扩束后再汇聚至投射方向输出。

再配合参阅图11，图11为图9例的运作时序图。具体地，图11系绘制图9例中的激发光源10、第三LED光源33、第一分光轮21以及色轮80的运作时序图。由图11可知，于此实施例中，由于激发光源10必须同时作为激发投射光束B输出以及激发第三LED光源33，因此激发光源10为常开的运作时序。且第三LED光源33重叠激发光源10的一部分，而不与第三LED光源33重叠部分的激发光源的运作时序即作为激发投射光束B的时序动作。

在其他实施例中，激发光源10也可以以紫外光源所取代，而当激发光源10以紫外光源所取代时，第六滤光片F6可供紫外光通过。

虽然本揭示已以一些实施例揭示如上，然其并非用以限定本揭示，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本揭示的精神及范围内，当可作些许更动及润饰。因此本实用新型的专利保护范围须视本说明书所附的申请专利范围所界定者为准。

设计图

投影机的混合光源论文和设计

投影机的混合光源论文和设计-任秀家

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